专利名称：一种双极化吸顶天线的制作方法
技术领域：
本实用新 型涉及无线通信技术，尤其涉及一种双极化吸顶天线。
背景技术：
通信领域要解决的一个关键问题为如何提高数据传输速率。在未来的第四代 移动通信系统中，多输入多输出(multi-input-multi-output，ΜΙΜΟ)天线技术成为其 关键技术之一，MIMO天线技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和多个 接收天线，无线电波信号通过发射端和接收端的多个天线传送和接收，从而改善每个 用户的服务质量(误比特率或数据速率)。MIMO天线系统对于传统的单输入单输出 (single-input-single-output, SIS0)天线系统来说，能够提高频谱利用率，使得天线系统 能在有限的无线频带下传输更高速率的数据业务。MIMO天线阵列根据MIMO天线系统的需要有2入2出、4入4出等多种形式， 可以采用单极化天线或双极化天线作为MIMO天线系统的阵列单元。其中，单极化天 线是指天线内部振子的排列为同一方向的一列，从一个方向接收无线电波信号，单极化 天线相对于基准面可以是垂直极化、水平极化或是正负45度极化等；双极化天线是指天 线内部振子有两个不同方向的排列，从两个不同的方向接收无线电波信号。双极化天线 的两个内部振子之间可以采用不同的极化方式，如一个振子采用水平极化(水平极化天 线)，另一个振子采用垂直极化(垂直极化天线)，或者一个振子采用正45度极化(正45 度天线)，另一个振子采用负45度极化(负45度天线)等。当前MIMO天线系统的设计主要针对室外环境，由于室内环境复杂，且需要较 宽频带的覆盖，现有的针对室内环境的MIMO天线系统的设计中，MIMO天线系统一般 包括多个采用垂直极化方式的单极化天线，由于该单极化天线应用于室内环境，因此， 该垂直极化方式的单极化天线可以是单极化吸顶天线。如图1所示，为室内MIMO天线系统采用垂直极化方式的单极化吸顶天线为阵 列单元的情况下，一个单极化吸顶天线的结构示意图。该天线主要包括垂直极化天线和 反射板2。垂直极化天线包括导电覆盖体11和导电圆锥体12，导电覆盖体11设于导电 圆锥体12的锥底开口处，导电圆锥体12的锥顶处设有开孔121，反射板2上设有对应开 孔121的穿孔，垂直极化天线经由穿设于开孔121及穿孔的连接部件与反射板2连接成一 体。导电覆盖体11上设开口 111，该开口 111可以为圆形、椭圆形、方形或多边形等任 意形状，导电覆盖体11与导电圆锥体12压接在一起。在目前采用单极化吸顶天线为阵列单元的室内MIMO天线系统中，由于单极化 吸顶天线的频谱利用率低，导致数据传输速率较低；另外，为了保证室内MIMO天线 系统的高容量，需要设置数量较多的单极化吸顶天线，导致室内MIMO天线系统占用的 空间过大。因此需要一种能够提高频谱利用率以及占用较小空间的吸顶天线作为室内 MIMO天线系统的阵列单元。对此，考虑到双极化天线相对于单极化天线可以使重叠的频谱分开，提高频谱利用率，因此，提出了 采用双极化吸顶天线作为室内MIMO天线系统的阵列单元的技 术，在占用较少空间的情况下提高频谱利用率。双极化吸顶天线是双极化全向天线应用 于室内环境的一种特例，如图2所示，为一种双极化全向天线的结构示意图，具有一个 垂直极化天线1以及四个水平极化天线2。该天线的工作频带为225 400MHz，因此， 与单极化吸顶天线相比，虽然利用双极化吸顶天线(双极化全向天线)可以提高频谱利用 率，并使得通过该双极化吸顶天线构成的MIMO天线系统占用的空间减少，但由于双极 化吸顶天线工作频带宽度较窄，实际室内MIMO天线系统的数据传输速率仍然较低。因此，需要寻找一种工作频带宽度较宽的双极化吸顶天线，在提高频谱利用率 的同时，还能保证一定的频带覆盖率，从而在占用较少空间的情况下，提高室内MIMO 天线系统的数据传输速率。
实用新型内容本实用新型实施例提供一种双极化吸顶天线，用以解决现有技术中室内MIMO 天线系统频带覆盖率较低以及数据传输速率较低的问题。一种双极化吸顶天线，包括反射板(10)、垂直极化天线(20)、水平极化天线 (30)和连接部件(60)，其中水平极化天线(30)采用圆环状的微带结构，套设在垂直极化天线(20)的外面， 并通过连接部件(60)固定在反射板(10)上。较优地，所述垂直极化天线(20)包括圆柱体结构的天线部件(22)和从圆柱体结 构的天线部件(22)下端缘延伸出的圆锥体结构的天线部件(21)，圆锥体结构的天线部件
(21)与第一馈线接头(41)连接，圆柱体结构的天线部件(22)的外侧套设有水平极化天线 (30)。所述水平极化天线(30)内边缘与垂直极化天线(20)的圆柱体结构的天线部件
(22)之间的垂直距离为5mm 8mm。所述水平极化天线(30)的内边缘与垂直极化天线(20)的圆柱体结构的天线部件 (22)之间的垂直距离为6mm。所述水平极化天线(30)包括至少两个呈弧形的辐射片(32)。反射板(10)的一侧固定有第一馈线接头(41)和第二馈线接头(42)，反射板 (10)的另一侧固定有分流器(50)和连接部件(60)，每个辐射片(32)上有一个馈电点；第二馈线接头(42)与分流器(50)较窄的一端连接，分流器(50)较宽的一端与 每个辐射片(32)的馈电点连接。垂直极化天线(20)的高度为45mm 55mm。水平极化天线(30)的直径为120mm 130mm。反射板(10)的直径为175mm 185mm。连接部件(60)的高度为20mm 30mm。本实用新型的有益效果如下本实用新型通过采用具有圆环状微带结构的水平极化天线套设在垂直极化天线 的外面的结构，使得本实用新型的双极化天线相对于单极化的MIMO天线具有频谱利用 率高、弱相关性、低互耦和尺寸小等特点，同时，相对于传统的双极化吸顶天线有较宽的工作频带宽度，并且本实用新型提供的双极化吸顶天线具有良好的极化隔离效果和覆 盖平衡性，可以有效发挥MIMO天线的性能，提高数据传输速率。
图1为现有技术中单极化吸顶天线的结构示意图；图2为现有技术中双极化全向天线的结构示意图；图3 (a)和图3 (b)为本实施例中双极化吸顶天线的主视图和俯视图；图4为本实施例中双极化吸顶天线各辐射片上的馈电点与分流器的连接示意 图。
具体实施方式
本实用新型提供一种双极化吸顶天线，该天线采用水平极化、垂直极化的双极 化方法，并使水平极化天线呈圆环状，垂直极化天线具有渐变结构，使本实用新型双极 化吸顶天线在驻波比(线路中最高电压和最低电压的比例R1.5条件下，天线的工作频带 为1700MHz 2500MHz，相对带宽(工作频带宽度与中心工作频率之比)达到约40%， 从而在相对于单极化天线提高频谱利用率的基础上，还相对于传统的双极化吸顶天线扩 展了工作频带宽度，从而在占用较少空间的情况下，提高室内MIMO天线系统的数据传 输速率。下面结合说明书附图对本实用新型的实施例进行详细说明。如图3(a)和图3(b)所示，分别为本实用新型中的双极化吸顶天线的主视图和俯 视图。本实用新型实施例中的双极化吸顶天线包括反射板10、垂直极化天线20、水平 极化天线30和连接部件60，这些部件之间的结构关系为水平极化天线30采用圆环状 的微带结构，套设在垂直极化天线20的外面，并通过连接部件60固定在反射板10上。反射板10 —侧固定有第一馈线接头41和第二馈线接头42，反射板10的另一侧 固定有分流器50和连接部件60，在反射板10的中心位置开有圆孔，使得第一馈线接头 41可以通过所述圆孔与垂直极化天线20的馈电点连接，具体地，第一馈线接头41可以是 直接与垂直极化天线20的馈电点连接，也可以是通过同轴电缆与垂直极化天线20的馈电 点连接。第一馈线接头41和第二馈线接头42未与反射板10连接的一端用于连接同轴电 缆，馈线接头包括中空的馈电柱和外导体。与第一馈线接头41连接的同轴电缆的芯线穿 过中空的馈电柱直接或通过馈线接头41与垂直极化天线20上的馈电点连接，第一馈线接 头41的外导体通过螺钉固定在反射板10上。与第二馈线接头42连接的同轴电缆的芯线 穿过中空的馈电柱与分流器50较窄的一端连接，第二馈线接头42的外导体通过螺钉或焊 接方式固定在反射板10上。分流器50固定在反 射板10上，具体的，可以通过螺钉或焊接的方式固定在反射 板10上，在本实施例中，分流器50通过螺钉固定在反射板10上。分流器50较宽的一 端与水平极化天线30上的各辐射片32上的各馈电点连接(由于各辐射片32上的各馈电 点与分流器50的连接线位于水平极化天线30、连接部件60和反射板10的内部，因此各辐射片32上的各馈电点与分流器50的连接关系未在图3(a)和图3(b)中示出，各辐射片 32上的各馈电点与分流器50的具体连接见图4)，较窄的一端与第二馈线接头42连接。 分流器50用于对各辐射片32上通过的电流进行合流，将合流后的电流通过第二馈线接头 42输出，或者用于将从第二馈线接头42输入的的电流分流后输出到各辐射片32。所述反射板10用于提高阵列天线的方向性及减少后向辐射，该反射板10为圆 形平面板，其直径的范围为175mm 185mm，较优地，可以将反射板10的直径取值为 180mm。反射板10的材质为导体，可以为金属板或者通过叠加或镀膜等工艺于表面设有 铜、铁等金属层的板，较优的，可以为铜金属板或铝金属板。所述垂直极化天线20用于接收垂直极化波。垂直极化天线20的材质可以为金 属结构或者通过叠加或镀膜等工艺于表面设有铜、铁等金属层的结构，较优的，可以为 铜结构或铝结构，垂直极化天线20可以采用多种结构，如在本实施例中垂直极化天线20 采用的渐变结构，该垂直极化天线的整体高度为45mm 55mm，较优地，可以将垂直极 化天线的高度取值为50mm。包括一圆柱体结构的天线部件22和一从圆柱体结构的天线 部件22下端延伸出的圆锥体结构的天线部件21，圆锥体结构的天线部件21与圆柱体结 构的天线部件22高度相等。圆柱体结构的天线部件22的外侧套设有水平极化天线30， 圆柱体结构的天线部件22与水平极化天线30的内边缘之间的距离为5mm 8mm，较优 地，该距离可以为6mm，以减少水平极化天线30和垂直极化天线20之间的耦合。圆锥 体结构的天线部件21上的馈电点通过反射板上的圆孔与第一馈线接头41连接，圆锥体结 构的天线部件21通过该圆孔及穿过该圆孔的第一馈线接头41与反射板10连接成一体。所述水平极化天线30用于接收水平极化波。为了保证天线覆盖的广度，一般要 求不圆度(在近圆形的方向图平面上的最大增益方向与最小增益方向的增益差值)小于 2dB，为了保证天线的不圆度指标，水平极化天线30采用圆环状的微带结构，圆环最大 圆直径取值为120mm 130mm，较优的，圆环最大圆直径取值为125mm，材质为导体， 可以为金属板或者通过叠加或镀膜等工艺于表面设有铜、铁等金属层的板，较优的，可 以为铜金属板或铝金属板。水平极化天线30包括多个呈弧形的辐射片32，具体的，在 本实施例中为3个辐射片，套设在垂直极化天线20的圆柱体结构的天线部件22的外侧， 并通过连接部件60与反射板10连接。为了保证辐射片32可以与反射板10悬置设置， 一个辐射片32至少由一个连接部件60与反射板10连接。连接部件60除了起到支撑水 平极化天线30的作用外，通过对连接部件60的高度的调整，还可以用于调整驻波和方向 图，起到展宽天线的频率带宽的作用。连接部件60为金属支柱或者通过叠加或镀膜等工艺于表面设有铜、铁等金属层 的支柱，较优的，可以为铜支柱或铝支柱，连接部件60固定在反射板10和水平极化天线 30上，具体的，可以通过螺钉或焊接的方式固定，在本实施例中，连接部件60焊接在反 射板10和水平极化天线30的各辐射片32上，较优的，连接部件60的高度为20mm 30mm，较优的，连接部件60的高度为25mm。本实用新型提供的双极化吸顶天线不仅适用于MIMO天线系统，也同样适用于 SISO等天线系统。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实 用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内,
权利要求1.一种双极化吸顶天线，其特征在于，包括反射板(10)、垂直极化天线(20)、水平 极化天线(30)和连接部件(60)，其中水平极化天线(30)采用圆环状的微带结构，套设在垂直极化天线(20)的外面，并通 过连接部件(60)固定在反射板(10)上。
2.如权利要求1所述的双极化吸顶天线，其特征在于，所述垂直极化天线(20)包括 圆柱体结构的天线部件(22)和从圆柱体结构的天线部件(22)下端缘延伸出的圆锥体结构 的天线部件(21)，圆锥体结构的天线部件(21)与第一馈线接头(41)连接，圆柱体结构的 天线部件(22)的外侧套设有水平极化天线(30)。
3.如权利要求2所述的双极化吸顶天线，其特征在于，所述水平极化天线(30)内边 缘与垂直极化天线(20)的圆柱体结构的天线部件(22)之间的垂直距离为5mm 8mm。
4.如权利要求3所述的双极化吸顶天线，其特征在于，所述水平极化天线(30)的内 边缘与垂直极化天线(20)的圆柱体结构的天线部件(22)之间的垂直距离为6mm。
5.如权利要求1、2、3或4所述的双极化吸顶天线，其特征在于，所述水平极化天线 (30)包括至少两个呈弧形的辐射片(32)。
6.如权利要求5所述的双极化吸顶天线，其特征在于，反射板(10)的一侧固定有第 一馈线接头(41)和第二馈线接头(42)，反射板(10)的另一侧固定有分流器(50)和连接 部件(60)，每个辐射片(32)上有一个馈电点；第二馈线接头(42)与分流器(50)较窄的一端连接，分流器(50)较宽的一端与每个 辐射片(32)的馈电点连接。
7.如权利要求1所述的双极化吸顶天线，其特征在于，垂直极化天线(20)的高度为 45mm 55mm0
8.如权利要求1所述的双极化吸顶天线，其特征在于，水平极化天线(30)的直径为 120mm 130mmo
9.如权利要求1所述的双极化吸顶天线，其特征在于，反射板(10)的直径为 175mm 185mm0
10.如权利要求1所述的双极化吸顶天线，其特征在于，连接部件(60)的高度为 20mm 30mmo
专利摘要本实用新型提供一种双极化吸顶天线，包括反射板、垂直极化天线、水平极化天线和连接部件，其中水平极化天线采用圆环状的微带结构，套设在垂直极化天线的外面，并通过连接部件固定在反射板上，该天线采用水平极化、垂直极化的双极化方法，并使水平极化天线具有圆环状的微带结构，垂直极化天线具有渐变结构，水平极化天线套设在垂直极化天线的外面的形状，使本实用新型双极化吸顶天线在驻波比(线路中最高电压和最低电压的比例)≤1.5条件下，天线的工作频带为1700MHz～2500MHz，相对带宽(工作频带宽度与中心工作频率之比)达到约40％，从而在相对于单极化天线提高频谱利用率的基础上，还相对于传统的双极化吸顶天线扩展了工作频带宽度，从而在占用较少空间的情况下，提高室内MIMO天线系统的数据传输速率。
文档编号H01Q19/10GK201797043SQ201020264189
公开日2011年4月13日 申请日期2010年7月14日 优先权日2010年7月14日
发明者何继伟, 张呈斌, 朱文涛, 陈晖 , 马华兴, 高峰, 高鹏 申请人:东莞市晖速天线技术有限公司, 中国移动通信集团设计院有限公司